探析三相四桥臂逆变器控制策略的研究

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1、华中科技大学博士学位论文三相四桥臂逆变器控制策略的研究姓名：宋淼申请学位级别：博士专业：控制理论与控制工程指导教师：周永鹏2010-01-22华中科技大学硕士学位论文摘要三相电压不平衡度是电能质量中很重要的参数，对用电设备的正常运行及用电安全有关键影响。三相逆变器是三相UPS及其它高质量电源的核心部件，而UPS和高质量电源大多应用在国民生产、生活的关键部门，因此对三相逆变器不平衡抑制能力的研究具有重要意义。三相逆变器抑制不平衡的能力取决于逆变器的拓扑结构和所采用的控制策略，而对于不平衡产生机理的研究则可以为拓扑结构的选择及控制策略的设计提供指导。不对称的系统参数和不

2、对称的负载是不平衡产生的两个因素。本文对三相三桥臂逆变器和三相四桥臂逆变器的拓扑结构进行了深入分析，研究发现带有∆/Y隔离变压器的三相三桥臂逆变器对输出电压中的零序分量无法抑制，而三相四桥臂逆变器为不平衡电流提供了回路，三相输出独立可控，但是DQ轴电流相互耦合，需要设计相应的前馈解耦控制。对副边单绕组、双绕组隔离变压器进行了对比研究，指出副边双绕组变压器通过恰当的绕组配置可以将任一相的输出电流分配在三个桥臂上，有效减轻不平衡对逆变器的影响。在控制策略方面，本文为三相四桥臂逆变器设计了融合对称分量法，正序、负序PARK变换，DQ轴电流前馈解耦及零序分量PI瞬时控制的控

3、制策略，仿真验证了所设计控制策略的有效性。此外，本文对三维脉宽调制进行了详细的推导，指出了调制方案的物理意义，并给出了具体的实现步骤。通过与二维脉宽调制的对比，可以发现对调制方案本质的理解是创新的关键。关键词：隔离变压器；三相四桥臂；对称分量法I华中科技大学硕士学位论文AbstractThevoltageunbalancefactorisanimportantoneofpowerqualitycharacteristics,whichhasasignificantimpactonthenormalworkingofelectricalequipmentandelec

4、tricalsafety.Three-phaseinverteristhecoreofthree-phaseUPSandhigh-qualitypowersupply,whicharepopulorinthekeydepartmentsofnationalproductionandlife.Andthestudyonthethree-phaseinverterwithunbalanceloadisofgreatsignificance.Theperformanceoftheinverterwithunbalanceloadisrelatedtotheinverter

5、’stopologyandcontrolstrategyadopted.Thestudyonunbalancemechanismwillbehelpfultotopologychoosingandcontrolstrategydesign.Asymmetricsystemparametersandasymmetricalloadaretwoelementstocauseimbalance.Inthisthesis,thetopologyofthree-phasethree-legsandthree-phasefour-legsinverterareanalyzed.

6、Itisfoundthatthezero-phaseoutputisuncontrollableincaseofthree-phasethree-legsinverterwith∆/Yisolationtransformer.Currentloopisprovidedforzero-phasecurrentinthree-phasefour-legsinverter,eachphasecanbecontrolledindependently.Thethree-phasetransformerwithanadditionalcoupledwindingonthesec

7、ondarysideofeachphasecandistributetheloadofeveryphaseproperlywiththecoupledwindingsproperlyconnectedinseries.Acontrolstrategyinvolvingsymmetricalcomponentmethod,positiveandnegativePARKtransformation,DQaxiscurrentdecoupling&feedforwardandPIcontrolerforzero-sequenceisproposedhere.Thesi